Eine grelle Sonne scheint durch einen wolkenlosen Himmel, über eine weite und unversöhnliche Landschaft. Es ist mit grauem Felsen, riesigen Eisskulpturen und ausgedehnten Feldern mit stacheligen, gelben und orangefarbenen Büschen bedeckt. In der Ferne dominieren einschüchternde Berggipfel die trostlose Szenerie, viele Meilen von der nächsten Stadt entfernt. Doch Alpakas laufen frei herum und Flamingos suchen nach knappem Wasser, beides unerwartete Anblicke in dieser wilden Welt.
Die extreme Umgebung ähnelt etwas aus einem Science-Fiction-Film oder einem anderen Planeten, aber es ist direkt hier auf der Erde, an den Flanken des höchsten aktiven Vulkans der Welt, dem 22.615 Fuß hohen Ojos del Salado. Hier, an der Grenze zwischen Argentinien und Chile, versucht ein Team von Wissenschaftlern der CU Boulder herauszufinden, wie winzige Organismen an einem der trockensten und höchsten Punkte der Erde überleben.
Dieses einzigartige Projekt könnte letztendlich dazu beitragen, die Suche nach existierendem und ausgestorbenem Leben auf anderen Planeten zu unterstützen.
„Es gab fast keine wissenschaftlichen Studien zu diesem Vulkan. Er ist also eine neue Grenze in Bezug auf Geologie, Mikrobiologie und die Umwelt selbst“, sagte Projektleiter Brian Hynek, Professor für geologische Wissenschaften und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Laboratory for Atmospheric and Space Physics ( LASP).
Hynek wurde im Dezember drei Wochen lang von Adam Solon, einem Doktoranden in Ökologie und Evolutionsbiologie, und Amanda Steckel, einem Doktoranden in Geologie und LASP, als erste Forscher begleitet, die diese hoch oben auf der argentinischen Seite jemals erforscht und vermessen haben der Berg. Der Co-Leiter des Projekts, Steve Schmidt, Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie, und Nick Dragone, Doktorand in Ökologie und Evolutionsbiologie, arbeiten nun hart daran, die Proben zu analysieren, die sie mitgebracht haben. Und eine zweite Reise ist in Arbeit.
Die früheren Forschungen des Teams zu benachbarten Vulkanen deuten darauf hin, dass diese Reise wertvolle Erkenntnisse über die Mikrobiologie und den Fluss chemischer Elemente durch diesen Lebensraum liefern wird, der die Vergangenheit auf dem benachbarten Planeten Mars und möglicherweise die Gegenwart des kleinsten Jupitermondes Europa nachahmt.
Training für große Höhen
Obwohl sie nicht vorhatten, viel Zeit auf dem Gipfel zu verbringen, musste sich das Team auf ein Basislager auf 19.000 Fuß vorbereiten und Forschungsarbeiten auf 21.000 Fuß durchführen – dem höchsten, den sie je bestiegen haben.
So hoch oben ist Sauerstoff knapp. In den Monaten vor der Reise wanderten und zelteten sie daher oft in der Nähe von Leadville, Colorado – der höchstgelegenen Stadt Nordamerikas mit über 10.000 Fuß –, um sich zu akklimatisieren und ihre Bergsteigerschuhe einzulaufen.
Als nächstes war die Anreise nach Ojos del Salado eine eigene Herausforderung, denn sie brauchten zwei Tage und mehrere Flüge, um nach Nordargentinien zu gelangen, zwei Tage Fahrt vom Dschungel in die Hochwüste und anderthalb Tage auf einem rauen Vierrad – Straße mit Allradantrieb zum Fuß des Vulkans in 19.000 Fuß Höhe. Von dort stieg das Team durch die kalte Nacht auf über 21.000 Fuß, wo sie ihre Forschungen durchführten.
Vom Leben auf Ojos zum Leben auf dem Mars
Nachdem sich das Team hoch über der Atacama-Wüste niedergelassen hatte, machte es sich daran, in einer Umgebung zu forschen, die der des alten Mars sehr ähnlich ist. Extrem trockene Bedingungen, ein hohes Maß an ultravioletter Strahlung, große Tag-Nacht-Temperaturschwankungen und begrenztes Wasser sind alles Elemente, die Ojos del Salado zu einem idealen Analogon zum Roten Planeten machen.
„Zu Orten auf der Erde zu gehen, die entweder die Chemie oder die Physik oder die vulkanischen Bedingungen des frühen Mars nachahmen, kann uns helfen, ihn besser zu verstehen“, sagte Hynek, ein Forscher von National Geographic. „In der Vergangenheit war der Mars wahrscheinlich sehr ähnlich wie Ojos und nicht so extrem wie heute. Wenn wir das also studieren, können wir einen guten Einblick in die Bewohnbarkeit auf dem vergangenen Mars bekommen.“
Hynek, ein Planetengeologe, wollte unbedingt die hydrothermalen Systeme, Dampfquellen, Fumarolen und heißen Quellen des Vulkans untersuchen. Dies sind Orte, an denen Wasser und Flüssigkeiten mit Gestein interagieren, Mineralien bilden und das mikrobielle Leben aus der Energie dieser chemischen Reaktionen unterstützen können.
Heute ist der Mars mit Überresten von Mineralien aus diesen Wechselwirkungen übersät. Indem Hynek dokumentiert, unter welchen Temperaturen, Drücken und chemischen Zusammensetzungen diese Mineralien hier in den Extremen der Erde entstehen, kann Hynek diese Informationen auf das anwenden, was heute auf dem Mars übrig ist. Wenn also ein Rover oder ein Orbiter bestimmte Mineralien auf dem Mars entdeckt, können er und andere Wissenschaftler ableiten, unter welchen historischen Bedingungen diese Orte an diesen Orten entstanden sein müssen – und ob sie auch das Leben unterstützt haben könnten.
„Die ultimative Frage ist, ob dies ein guter Ort ist, an dem Leben hätte entstehen können“, sagte Hynek. „Weil das Leben auf der Erde wahrscheinlich in hydrothermalen Systemen begonnen hat, hätte es wahrscheinlich dort begonnen, wo es auf dem Mars begonnen hätte. Dies sind wichtige Ziele für die Suche nach Leben auf unserem Nachbarn.“
Jenseitige Eisfelder
Solon und Steckel wagten sich für ihre Forschungen in ein riesiges, gefrorenes Labyrinth aus eisigen, stalagmitenähnlichen Stacheln namens Penitentes. Diese schneebedeckten Wunder, die von wenigen Zentimetern bis zu 6 Fuß Höhe reichen, existieren nicht nur trotz, sondern als Folge der extremen Bedingungen und bieten eine seltene Gelegenheit zu verstehen, wie das Leben dort gedeihen kann. Sie wurden nur auf zwei anderen Vulkanen in der Region auf Expeditionen unter der Leitung von Schmidt beprobt.
Solon sammelte Eisproben mit winzigen darin lebenden Mikroben und dem Boden um sie herum, und Mitarbeiter des Projekts sequenzieren derzeit ihre DNA in einem Labor in Argentinien.
„Sogar in einer extremen Umgebung, wie sie ist, könnte es überraschend sein, wie viele verschiedene Arten von Mikroben tatsächlich hier sind. Es kann ein ganzes Nahrungsnetz entwickeln, selbst mit diesen sehr begrenzten Ressourcen“, sagte Solon.
Diese hartnäckigen Kreaturen könnten Hinweise auf die Arten von Leben enthalten, die auf dem Jupitermond Europa existieren könnten, da die Bedingungen in diesen Feldern denen des Eismonds sehr ähnlich sind. Der sechstgrößte Mond im Sonnensystem, Europas eisige Kruste, die einen globalen Ozean bedeckt, macht ihn zu einem vielversprechenden Ort, um nach Leben zu suchen.
Zusammen mit Solon in den Eisfeldern verwendete Steckel Sensoren, um das Licht einzufangen, das um und in den Kegelformen reflektiert wird – ein Teil dessen, was sie in ihre einzigartigen Designs aushöhlt. Sie nagelte Sensoren in verschiedenen Höhen in das Eis, um die Intensität des Lichts in verschiedenen Höhen zu messen. Wo Solons Proben die mikrobielle Diversität bewerten, werden Steckels Messungen die Strahlungsniveaus in den Eisfeldern verfolgen und beleuchten, was Mikroben getan haben, um sich an die intensiven UV-Bedingungen anzupassen.
„Ich wollte die Einzigartigkeit dieser Umgebung einfangen“, sagt Steckel.
Steckels Messungen sind auch die ersten Daten, die in dieser Höhe gesammelt wurden und wertvolle Einblicke in die realen Bedingungen unter extremer UV-Strahlung geben.
Ihre vorläufigen Zahlen werden auch in eine detailliertere Studie einfließen, wenn sie oder andere aus ihrem Team zum Vulkan zurückkehren können. Hynek plant bereits die Reise – möglicherweise noch einmal in diesem Jahr – da sie es aufgrund von Windgeschwindigkeiten von 110 km/h nicht bis zum Gipfel und hinüber nach Chile geschafft haben.
„Es wird definitiv mehrere Studien geben, die aus den Daten hervorgehen, und auch ein besseres Verständnis dieser Region, die nur begrenzt untersucht wurde“, sagte Solon. „Das wäre eine ziemlich gute Expedition, auf der man aufbauen könnte.“